Welche Faktoren beeinflussen die Korrosionsbeständigkeit von verzinktem Stahl?
Die Korrosionsbeständigkeit von verzinktem Stahl ist eines seiner Kernmerkmale und wird durch eine Kombination von Faktoren beeinflusst, vor allem durch die folgenden:
1. Eigenschaften der Zinkschicht
Dicke und Gleichmäßigkeit der Zinkschicht
Die Dicke der Zinkschicht ist die Grundlage des Korrosionsschutzes: Je dicker die Zinkschicht (z. B. Z275 ist dicker als Z100), desto länger brauchen korrosive Medien (wie Wasser, Sauerstoff und Salz), um in die Zinkschicht einzudringen und das Substrat zu erreichen, und die Lebensdauer des Korrosionsschutzes ist im Allgemeinen länger.
Gleichmäßigkeit ist entscheidend: Wenn die Zinkschicht lokal zu dünn ist, Lücken in der Zinkschicht aufweist oder Nadellöcher aufweist, können diese zu Korrosionsauslösern werden und die Korrosion des Substrats beschleunigen (ein „kleine Anode - große Kathode“-Effekt, bei dem dünnere Zinkschichten bevorzugt korrodieren).
Struktur und Zusammensetzung der Zinkschicht
Die Zinkschicht von feuerverzinktem Stahl besteht typischerweise aus einer Oberflächenschicht aus reinem Zink und einer darunter liegenden Schicht aus einer Zink-{1}Eisenlegierung. Das Dichte- und Dickenverhältnis der Legierungsschicht beeinflusst die Korrosionsbeständigkeit. Beispielsweise kann eine zu dicke Legierungsschicht die Sprödigkeit der Zinkschicht erhöhen, während eine dichtere Struktur den Gesamtschutz verbessern kann. Das Vorhandensein von Legierungselementen wie Blei und Aluminium in der Zinkschicht (z. B. wird Aluminium hinzugefügt, um die Fließfähigkeit bei einigen Feuerverzinkungsprozessen zu verbessern) kann die elektrochemische Aktivität des Zinks verändern und die Korrosionsrate beeinflussen.
II. Substrateigenschaften und Oberflächenzustand
Substratzusammensetzung und Oberflächenqualität
Der Kohlenstoffgehalt und die Legierungselemente (wie Silizium und Phosphor) des Substrats (Stahlblech) können die Haftung zwischen der Zinkschicht und dem Substrat beeinflussen. Beispielsweise kann Stahl mit einem zu hohen Siliziumgehalt beim Feuerverzinken zu einer „Siliziumreaktion“ führen, was zu einer schlechten Zinkhaftung und der Bildung loser Stellen führt, was die Korrosionsbeständigkeit verringert.
Oberflächenfehler wie Ölflecken, Zunder und Kratzer auf dem Untergrund können die gleichmäßige Ablagerung der Zinkschicht beeinträchtigen und zu einem lokal schwachen Schutz führen.
Untergrundrost
Wenn vor dem Verzinken bereits Rost auf dem Stahlblech aufgetreten ist (z. B. Rosten von kaltgewalztem Stahl aufgrund unsachgemäßer Lagerung), können die verrosteten Stellen auch nach dem Verzinken ein potenzielles Risiko bleiben, was zu einer schwachen Haftung zwischen der Zinkschicht und dem Untergrund und einer beschleunigten Gesamtkorrosion führt.
III. Umweltfaktoren
Art und Konzentration korrosiver Medien
Industrieumgebungen (die Schwefeldioxid, Schwefelwasserstoff usw. enthalten), Meeresumgebungen (hoher Salzgehalt) und feuchte Umgebungen (hohe Luftfeuchtigkeit) können die Zinkkorrosion erheblich beschleunigen. Beispielsweise korrodieren verzinkte Stahlbleche in Küstengebieten zwei- bis dreimal schneller als solche in trockenen Binnenregionen.
Zu hohe Konzentrationen an Chlorid- und Sulfationen im Boden können auch die Korrosion unterirdischer verzinkter Bauteile beschleunigen.
Temperatur und Luftfeuchtigkeit
Hohe Temperaturen und Luftfeuchtigkeit (z. B. tropisches Klima und dampfende Werkstattumgebungen) fördern elektrochemische Korrosionsreaktionen (Bildung einer galvanischen Zelle zwischen Zink, Wasser und Sauerstoff) und beschleunigen den Verbrauch der Zinkschicht.
Starke Temperaturschwankungen (z. B. große Temperaturunterschiede bei Tag-Nacht) können zu einer ungleichen thermischen Ausdehnung und Kontraktion zwischen der Zinkschicht und dem Substrat führen, wodurch Mikrorisse entstehen und korrosive Stoffe eindringen.
Licht und UV
Bei längerer Sonneneinstrahlung beschleunigen UV-Strahlen auf verzinkten Stahlblechen die Alterung des Passivierungsfilms (Zinkoxid und Zinkhydroxid) auf der Zinkoberfläche und verringern so deren Schutzwirkung.
IV. Nachbehandlung und Beschichtung von Hilfsprozessen
Oberflächenbehandlungsprozesse
Passivierungsbehandlungen (wie Chromatpassivierung und chromfreie Passivierung) bilden einen dichten Oxidfilm auf der Zinkoberfläche, der Korrosionsmittel blockiert und die Korrosionsbeständigkeit erheblich verbessert (ein Beispiel hierfür ist die Anti-Fingerprint-Behandlung von elektroverzinkten Stahlblechen). Aufbringen zusätzlicher Schutzschichten wie Öl oder Farbe: Durch Ölen werden Luft und Wasser vorübergehend abgedichtet, während Farbe (z. B. farb-beschichteter Stahl) eine physikalische Barriere bildet und die Korrosionslebensdauer weiter verlängert.
Verarbeitungs- und Installationsschäden
Wenn die Zinkbeschichtung von verzinkten Stahlblechen beim Schneiden, Biegen oder Schweißen beschädigt wird (z. B. durch Schnitte oder Kratzer), korrodiert das Substrat an der beschädigten Stelle aufgrund der „Opferanoden“-Wirkung des Zinks bevorzugt, was die lokale Rostbildung beschleunigt.
Während der Installation kann durch direkten Kontakt mit unterschiedlichen Metallen (wie Kupfer oder Edelstahl) in einer feuchten Umgebung eine elektrochemische Zelle entstehen, die die Korrosion der Zinkbeschichtung beschleunigt.